P问题、NP问题和NPC问题

P就是能在多项式时间内解决的问题;

NP就是能在多项式时间验证答案正确与否的问题。

P是否等于NP实质上就是在问,如果对于一个问题我能在多项式时间内验证其答案的正确性,那么我是否能在多项式时间内解决它?

再说说NP-hardness和NP-completenes. 这里涉及一个概念,不妨称为问题之间的归约。可以认为各个问题的难度是不同的,表现形式为,如果我可以把问题A中的一个实例转化为问题B中的一个实例,然后通过解决问题B间接解决问题A,那么就认为B比A更难。通过对归约过程做出限制可以得到不同类型的归约。

这里的“问题”一般形式化为判定问题,如:三班是否有同学刷知乎。
P: 我能在多项式时间内判定三班是否有同学刷知乎。
NP: 我能在多项式时间内判定你给定的某个人(如:王二)是否证明了这个问题(王二在三班且王二刷知乎)。
也就是说,对于一个判定性问题,如果其能在多项式时间内得到判定,则是P的;如果能在多项式时间内验证一个证据(上文中的王二)是否证明出此问题,则其是NP的。

这里又要说道归约上了。如果A能用多项式次的B解决,称A能多项式归约到B。
比如说现在问题A为判定二年级是否有人刷知乎, 那我可以把这个问题规约到问题B:判定每个班级是否有人刷知乎。 只要对二年级所有的班级做一边问题B,就能得到A的结果,如果这个次数是输入规模的多项式级别,我们认为A可以多项式规约到B。

NP问题有很多种,但若所有的NP问题都能多项式归约到问题X,X为NP hard,进一步如果X是NP的,称X是NP complete的。而事实上,的确所有的NP问题都可以规约到某一些NP问题,这类问题也就是经常出现的NP complete问题,比如TSP(旅行商)问题。

一般情况下非判定问题都可以转化为多项式时间次数的判定问题,所以P和NP的计算复杂度概念可以适用于几乎所有算法问题。现在可以知道,由于所有的NP问题都可以多项式规约到某一个NP Complete问题,所以只要一个NP Complete问题能在多项式时间内得到解决,那么所有的NP问题都可以在多项式时间内得到结局了。目前常见的计算机问题几乎都是NP的(多项式时间内能验证结果,大部分算法问题都满足),也就是说,如果能多项式解决某一个NP Complete问题,几乎所有的算法问题都能在多项式解决了,excited!

作者:李大雷
链接:https://www.zhihu.com/question/27039635/answer/83771163
来源:知乎
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首先这些p和np都是用来描述解决一个问题需要的时间和它输入规模之间的关系...

P问题:
一个问题可以在多项式(O(n^k))的时间复杂度内解决

例如:n个数的排序(不超过O(n^2))

NP问题:
一个问题的解可以在多项式的时间内被证实或证伪

例如:典型的子集求和问题,给定一个整数集合求是否存在一个非空子集它的和为零。如给定集合s={-1,3,2,-5,6},很明显子集{3,2,-5}能满足问题,并且验证该解只需要线性时间复杂度就能被证实。

NP-hard问题:
任意np问题都可以在多项式时间内归约为该问题。归约的意思是为了解决问题A,先将问题A归约为另一个问题B,解决问题B同时也间接解决了问题A。

例如,停机问题。

NPC问题:
既是NP问题,也是NP-hard问题。

例如,SAT问题(第一个NPC问题)。该问题的基本意思是,给定一系列布尔变量以及它的约束集,是否存在一个解使得它的输出为真。

相互关系:
显然,所有P问题都是NP问题,反之则不一定。npc问题是np问题的子集,也是p问题和np问题的差异所在。如果找到一个多项式内能被解决的npc问题的解决方法,那么P=NP。

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